第9章数据库系统安全.ppt
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1、第第9章章数据库系统安全数据库系统安全数据库是计算机科学的一个重要分支,数据库是计算机科学的一个重要分支,任何信任何信息管理的应用息管理的应用都都离不开数据库离不开数据库的支持。的支持。随着网络的发展,随着网络的发展,数据库已经与网络数据库已经与网络紧密地结紧密地结合起来。合起来。数据库系统安全的重要性不亚于网络安全的重数据库系统安全的重要性不亚于网络安全的重要性。数据库是信息的主要来源。要性。数据库是信息的主要来源。数据库系统的安全有它数据库系统的安全有它独有的特点独有的特点。第第9章章 数据库系统安全数据库系统安全Network and Information Security9.1数据库
2、安全概述数据库安全概述Network and Information Security安安 全全 问问 题题注注 释释物理上物理上的数据库的数据库完整性完整性预防数据库物理方面的问题,如预防数据库物理方面的问题,如掉电,以及当被灾祸掉电,以及当被灾祸破坏后能重构破坏后能重构数据库数据库逻辑上逻辑上的数据库的数据库完整性完整性保持数据的结构,比如:保持数据的结构,比如:一个字段值的修改不至于影一个字段值的修改不至于影响其他字段响其他字段元素的完整性元素的完整性包含在每个元素中的数据都是包含在每个元素中的数据都是准确的准确的可审计性可审计性能够能够追踪追踪到谁访问修改过数据的元素到谁访问修改过数据
3、的元素访问控制访问控制允许用户只访问被批准的数据,以及限制不同的用户允许用户只访问被批准的数据,以及限制不同的用户有有不同的访问模式不同的访问模式,如读或写,如读或写用户认证用户认证确保每个确保每个用户被正确地识别用户被正确地识别,既便于审计追踪,也为,既便于审计追踪,也为了限制对特定的数据进行访问了限制对特定的数据进行访问可获(用)性可获(用)性用户一般可以访问数据库以及所有用户一般可以访问数据库以及所有被批准访问的数据被批准访问的数据保密性保密性非授权用户非授权用户得不到数据的明文得不到数据的明文(1)(1)存取控制技术存取控制技术(2)(2)隔离控制技术隔离控制技术(3)(3)加密技术加
4、密技术(4)(4)信息流向控制技术信息流向控制技术(5)(5)推理控制技术推理控制技术(6)(6)数据数据备备份技份技术术 Network and Information Security9.1.1 数据库安全技术一般情况下,我们可以确定整个数据库一般情况下,我们可以确定整个数据库是是敏感敏感的的(要求保密要求保密)或或不敏感的不敏感的(不要求不要求保密保密)。细一点,可以确定库中的细一点,可以确定库中的某个基表某个基表(对于对于关系型数据库关系型数据库)是是敏感的或不敏感的敏感的或不敏感的。但有时情况却复杂得多。但有时情况却复杂得多。Network and Information Secur
5、ity9.1.2多级数据库多级数据库姓名、部门和电话姓名、部门和电话这三列是不需保密的,任何人都可以这三列是不需保密的,任何人都可以查询。查询。但是但是工资和绩效考核工资和绩效考核却是必须保密的却是必须保密的(现在很多企业都搞现在很多企业都搞所谓的所谓的“密薪制密薪制”),这说明基表中只有部分字段是敏感,这说明基表中只有部分字段是敏感的。的。姓名部门工资电话绩效考核张三培训部18002175349优李四技术部25002171420良王五办公室16002582322中赵六客户服务部20002582254良Network and Information Security也许也许李四李四是一个特殊人
6、物,他的所有情况都要保密,是一个特殊人物,他的所有情况都要保密,甚至甚至他的存在他的存在都是一个秘密。都是一个秘密。赵六的电话赵六的电话也许很重要,不想被别人知道。也许很重要,不想被别人知道。这些数据的安全要求与这些数据的安全要求与工资与绩效考核工资与绩效考核两个字段的两个字段的安全要求是不一样的。安全要求是不一样的。姓名部门工资电话绩效考核张三培训部18002175349优李四技术部25002171420良王五办公室16002582322中赵六客户服务部20002582254良Network and Information Security1.1.一个元素的敏感度一个元素的敏感度可能可能不同
7、于不同于同一记录的其他元同一记录的其他元素素或或同一属性的其他值同一属性的其他值。这要求应该对每个元素单。这要求应该对每个元素单独实行安全保护。独实行安全保护。2.2.敏感和不敏感敏感和不敏感两种级别两种级别不足以描绘不足以描绘某些安全要求,某些安全要求,需要需要多个安全级别多个安全级别。3.3.集合安全不同于单个元素的安全集合安全不同于单个元素的安全,如数据库中的,如数据库中的和、平均值。集合安全可能高于也可能低于单个元和、平均值。集合安全可能高于也可能低于单个元素的安全。素的安全。第第9章章 数据库系统安全数据库系统安全Network and Information Security数据库
8、安全特点数据库安全特点虽然虽然DBMSDBMS在操作系统的基础上增加了不少安全措施,例如基在操作系统的基础上增加了不少安全措施,例如基于权限的访问控制等,但操作系统和于权限的访问控制等,但操作系统和DBMSDBMS对数据库文件本身对数据库文件本身仍然缺乏有效的保护措施,有经验的黑客会仍然缺乏有效的保护措施,有经验的黑客会“绕道而行绕道而行”,直接利用操作系统工具窃取或篡改数据库文件内容直接利用操作系统工具窃取或篡改数据库文件内容。被称为通向被称为通向DBMSDBMS的的“隐秘通道隐秘通道”,它所带来的危害一般数据,它所带来的危害一般数据库用户难以觉察。库用户难以觉察。分析和堵塞分析和堵塞“隐秘
9、通道隐秘通道”被认为是被认为是B2B2级的安全技术措施。级的安全技术措施。对数据库中的对数据库中的敏感数据进行加密敏感数据进行加密处理,是堵塞这一处理,是堵塞这一“隐秘通隐秘通道道”的有效手段。的有效手段。9.9.2 2 数据库加密数据库加密第第9章章 数据库系统安全数据库系统安全Network and Information Security80的计算机犯罪来自系统内部。的计算机犯罪来自系统内部。在传统的数据库系统中,在传统的数据库系统中,数据库管理员的权力至高数据库管理员的权力至高无上无上,他既负责各项系统管理工作,例如,他既负责各项系统管理工作,例如资源分配、资源分配、用户授权、系统审计
10、用户授权、系统审计等,又可以查询数据库中的一等,又可以查询数据库中的一切信息。切信息。为此,可采用技术手段来为此,可采用技术手段来削弱系统管理员的权力削弱系统管理员的权力,如采用如采用多权分立多权分立的策略,除了系统管理员以外,增的策略,除了系统管理员以外,增加安全员和审计员,使加安全员和审计员,使系统管理员、安全员和审计系统管理员、安全员和审计员之间相互牵制、制约员之间相互牵制、制约。实现数据库加密以后,各用户(或用户组)实现数据库加密以后,各用户(或用户组)的数据由的数据由用户用自己的密钥加密用户用自己的密钥加密,数据库,数据库管理员没有密钥无法进行正常解密,从而管理员没有密钥无法进行正常
11、解密,从而保证了用户信息的安全。保证了用户信息的安全。另外,通过加密,数据库的部分内容成为另外,通过加密,数据库的部分内容成为密文,从而能密文,从而能减少因介质失窃或丢失而造减少因介质失窃或丢失而造成的损失成的损失。数据库加密对于企业内部安全管理,也是数据库加密对于企业内部安全管理,也是不可或缺的。不可或缺的。一般来说,一个良好的数据库加密系统应该满足以一般来说,一个良好的数据库加密系统应该满足以下基本要求:下基本要求:1.1.支持各种粒度加密支持各种粒度加密2.2.良好的密钥管理机制良好的密钥管理机制3.3.合理处理数据合理处理数据4.4.不影响合法用户的操作不影响合法用户的操作Networ
12、k and Information Security9.9.2.1 2.1 数据库加密的基本要求数据库加密的基本要求1.操作系统层加密2.DBMS内核层实现加密 3.DBMS外层实现加密 Network and Information Security9.9.2.2 2.2 数据库加密的方式数据库加密的方式数据库加密系统分成两个功能独立的主要部件:一个是数据库加密系统分成两个功能独立的主要部件:一个是加加密字典及其管理程序密字典及其管理程序,另一个是数据库,另一个是数据库加加/解密引擎解密引擎通过调用通过调用数据加数据加/解密引擎解密引擎实现对数据库实现对数据库数据的加密、解密及数据转换数据的
13、加密、解密及数据转换等功能。等功能。用户对用户对数据库信息具体数据库信息具体的加密要求以及参数信的加密要求以及参数信息息保存在保存在加密字典加密字典中中优点首先,系统对数据库的最终用户是首先,系统对数据库的最终用户是完全透明完全透明的,的,系统系统(?)可以可以根据需要进行明文和密文的转换工作;根据需要进行明文和密文的转换工作;其次,其次,加密系统加密系统完全独立于完全独立于数据库应用系统数据库应用系统,无须改动数据库应,无须改动数据库应用系统就能实现数据加密功能;用系统就能实现数据加密功能;第三,加第三,加/解密处理在客户端进行,解密处理在客户端进行,不会影响数据库服务器的效率不会影响数据库
14、服务器的效率。数据库加数据库加/解密引擎是解密引擎是数据库加密系统数据库加密系统的核心部件的核心部件,它位于客户程,它位于客户程序与数据库服务器之间,负责在后台完成数据库信息的加序与数据库服务器之间,负责在后台完成数据库信息的加/解密处解密处理,对操作人员来说是透明的。理,对操作人员来说是透明的。数据加数据加/解密引擎没有操作界面,在需要时由操作系统自动加载并解密引擎没有操作界面,在需要时由操作系统自动加载并驻留在内存中。驻留在内存中。数据库加密如果采用数据库加密如果采用序列密码序列密码,那么,那么同步同步将成为一个大问题。将成为一个大问题。需要对需要对大片密文中的极小部分大片密文中的极小部分
15、解密时,如何同步密文与密钥呢?解密时,如何同步密文与密钥呢?非对称加密非对称加密?所以数据库加密所以数据库加密一般一般采用分组密码采用分组密码。对于分组密码中常用的对于分组密码中常用的ECBECB和和CBCCBC两种模式,又该如何确定呢?两种模式,又该如何确定呢?考虑到数据库中会有考虑到数据库中会有大量相同大量相同的数据,比如性别、职务、年龄等信息,的数据,比如性别、职务、年龄等信息,我们应该采用我们应该采用CBCCBC模式。模式。对于在对于在DBMSDBMS上实现的加密,上实现的加密,加密粒度加密粒度可以细分为可以细分为基表、记录、字段或数基表、记录、字段或数据元素。据元素。第第9章章数据库
16、系统安全数据库系统安全Network and Information Security9.9.2.3 2.3 数据库加密的方法及加密粒度数据库加密的方法及加密粒度9.9.2.4 2.4 数据库加密系统的密钥管理数据库加密系统的密钥管理 第第9章章数据库系统安全数据库系统安全Network and Information Security当一用户访问数据库时,当一用户访问数据库时,密钥管理中心利用某种技密钥管理中心利用某种技术对用户进行术对用户进行身份认证身份认证。如果是合法用户,则允许访问如果是合法用户,则允许访问.密钥管理中心根据密钥管理中心根据用户的权限取出用户的权限取出相应的数据密钥相应
17、的数据密钥,根据用户的,根据用户的请求请求对有关数据进行加解密处理对有关数据进行加解密处理。其中密钥的产生应满足下列条件:1.在产生大量密钥的过程中,在产生大量密钥的过程中,产生重复密钥的产生重复密钥的概率要尽可能的低概率要尽可能的低。2.从从一个数据项的密钥一个数据项的密钥推导出推导出另一个数据项的另一个数据项的密钥密钥在在计算上是不可行计算上是不可行的,这样,即使部分密的,这样,即使部分密钥泄露,其他密钥也是安全的。钥泄露,其他密钥也是安全的。3.即使知道一些明文值的即使知道一些明文值的统计分布统计分布,要从密文,要从密文中获取未知明文,在计算上是不可行的。中获取未知明文,在计算上是不可行
18、的。9.9.3.1 3.1 统计数据库的安全问题统计数据库的安全问题 具体地说,统计数据库是这样一种数据库;具体地说,统计数据库是这样一种数据库;从库中取从库中取得的信息是关于一得的信息是关于一实体集子集实体集子集的汇总信息的汇总信息。统计数据库只为统计数据库只为提供统计数据提供统计数据所用,如人口普查数据所用,如人口普查数据库就是这样。库就是这样。在统计数据库中,除了在统计数据库中,除了禁止非法存取禁止非法存取等一般安全问题等一般安全问题外,还存在外,还存在特殊的安全特殊的安全问题。问题。保护统计数据库的目的是,由保护统计数据库的目的是,由该数据库发布统计信息该数据库发布统计信息时,保证不会
19、使其中受保护的具体信息泄露时,保证不会使其中受保护的具体信息泄露。9.9.3 3 统计数据库的安全统计数据库的安全第第9章章数据库系统安全数据库系统安全Network and Information Security一般的统计数据库有下面几种统计信息类型:一般的统计数据库有下面几种统计信息类型:1.1.计数:计数:count(c)count(c),求满足特征表达式求满足特征表达式c c的记录个数。的记录个数。2.2.求求和和:sum(c,a)sum(c,a),求求满满足足特特征征表表达达式式c c的的记记录录中中字字段段a a的和。的和。3.3.求求平平均均值值:average(c,a)ave
20、rage(c,a),求求满满足足特特征征表表达达式式c c的的记录中字段记录中字段a a的平均值。的平均值。4.4.求求最最大大值值:max(c,a)max(c,a),求求满满足足特特征征表表达达式式c c的的记记录录中字段中字段a a的最大值。的最大值。5.5.求求最最小小值值:min(c,a)min(c,a),求求满满足足特特征征表表达达式式c c的的记记录录中字段中字段a a的最小值。的最小值。第第9章章数据库系统安全数据库系统安全Network and Information Security编号章节题型难度分值111选择A2211填空B2321判断C2421简答A5531应用B106
21、31选择C2741填空A2841简答B5题库分析人如果想知道第三章各题的分值,他直接查询将题库分析人如果想知道第三章各题的分值,他直接查询将会被拒绝。会被拒绝。但他可以先查询但他可以先查询count(章章=3),得到结果为,得到结果为2;他再查询他再查询sum(章章=3,分值,分值),得到结果,得到结果12;他再查询他再查询max(章章=3,分值,分值),得到结果,得到结果10。现在他已知道第三章有两道题,一道现在他已知道第三章有两道题,一道10分,一道分,一道2分。分。用户通过一些统计数据库用户通过一些统计数据库允许的合法查询允许的合法查询,可以得到本,可以得到本来来对他保密的信息对他保密的
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